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Umsatz bei der Dimerisierung von Butadien - Kinetik einer Reaktion zweiter Ordnung

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Formal Metadata

Title	Umsatz bei der Dimerisierung von Butadien - Kinetik einer Reaktion zweiter Ordnung
Subtitle	Übungsaufgabe 33
Title of Series	Einführung in die Reaktionskinetik
Author	Lauth, Jakob Günter (SciFox) 0000-0002-4319-5413 (ORCID)
Contributors	Lauth, Anika (Medientechnik)
License	CC Attribution - NonCommercial 3.0 Germany: You are free to use, adapt and copy, distribute and transmit the work or content in adapted or unchanged form for any legal and non-commercial purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor.
DOI	10.5446/15618
Publisher	SciFox
Release Date	2013
Language	German
Production Year	2013
Production Place	Jülich

Content Metadata

Subject Area	Physics
Keywords	Physikalische Chemie Kinetik

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00:00

Wenn wir die Reaktionsordnung bzw. das Geschwindigkeitsgesetz einer Reaktion kennen, können wir damit Umsätze und Reaktionszeiten beliebig ausrechnen. In dieser

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Aufgabe geht es um die Dimerisation von Butadien; die Geschwindigkeitskonstante der Reaktion ist k=9,848 mL/(mol*s) (Milliliter durch Mol und Sekunde) Aus der Einheit der Geschwindigkeitskonstante - Eins durch ([Konzentration] mal Zeit) können wir ablesen, dass es sich um eine Reaktion mit Kinetik Zweiter Ordnung handeln muss.

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Damit können wir alle Gesetzmäßigkeiten, die für eine Kinetik Zweiter Ordnung gelten, auf unsere Reaktion anwenden. Das

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Geschwindigkeitsgesetz einer Kinetik Zweiter Ordnung lautet r gleich k(2) mal [Konzentration] hoch 2 Die Anfangsgeschwindigkeit r° erhalten wir, wenn wir in diese Gleichung die Anfangskonzentration

01:02

[Butadien]° einsetzen. Wir erhalten 2,46E-5 mol/(L*s) (mol pro Liter und Sekunde) Für eine einfache Reaktion A -> E lautet das integrierte Geschwindigkeitsgesetz [Konzentration] = [Konzentration]° durch (1 + k mal t mal [Konzentration]°) Wir setzen in diese Gleichung als Ausgangskonzentration [Butadien]°=0,05 mol, als Reaktionszeit t=30 min=1800s und als Konstante k=9,848E-3 L/(mol*s)

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ein und erhalten 0,0265 mol/L für die Konzentration des Butadiens nach 30 Minuten. Wir können den Umsatz U aus der Reaktionsvariable x berechnen: x = [Butadien]°-[Butadien] x = [Anfangskonzentration]° minus [aktuelle

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Konzentration] x = 0,02356 mol/L. Der Quotient aus x und [Anfangskonzentration]° ist der Umsatz U=0,47 (47 %) Die Halbwertszeit einer Reaktion Zweiter Ordnung ist nicht

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konstant (im Gegensatz zu einer Kinetik Erster Ordnung) sondern wird mit fortschreitender Reaktion immer länger. Es gilt die

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Gleichung: t(1/2) = 1 durch (k mal [Ausgangskonzentration]) Die Halbwertszeit zu Beginn der Reaktion ergibt sich durch Einsetzen von

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Dimerisierung

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Konzentration

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